JPS6261899B2

JPS6261899B2 -

Info

Publication number: JPS6261899B2
Application number: JP13886277A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Kitagawa; Kane Myake; Takashi Tsuda; Shinichi Kitamura
Original assignee: Fujitsu Ltd; Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp; Fujitsu Ltd
Priority date: 1977-11-21
Filing date: 1977-11-21
Publication date: 1987-12-23
Also published as: JPS5472095A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は鋼材の表面疵を熱間で検出する方法、
特に熱鋼材の表面を光学的に走査して得られる信
号を電気的に処理して表面疵の判別を正確に行な
う方法に関するものである。

直走圧延工程を実現するためには、スラブ、ブ
ルーム、ビレツト、ビーム・ブランクなどの中間
製品の熱間におけるオンライン表面疵検出手入れ
技術が確立されなければならない。今までにも
種々の熱間疵検出方法が考案されている。従来の
方法は、光学的飛像法、光学的飛点法、工業用テ
レビ（ITV）を利用する方法、赤外線カメラによ
りその熱像を観察する方法などの光学的方法が圧
倒的に多いが、渦流探傷法などを利用した他の方
法も提案されている。光学的方法がこのような熱
鋼材の表面疵探傷に有利な理由としては、被検体
から十分に離れて検査することが可能なこと、得
られた情報からの疵の判別が目視判断との類推で
直観的かつ容易に実施できることなどが考えられ
る。この光学的方法は、受信する波長領域として
可視光（約0.3〜約0.7μｍ）を対象とする方法
と、赤外線（約0.7μｍ以上）を対象とする方法
とに分類される。受光方式としては、高温状態に
ある被検体からの自発光のみを受信するパツシブ
法と、適当な波長の電磁波を被検体に照射し、そ
の反射光を受光するアクチブ法とに分類される。
さらに信号採取方式としては、ITVを利用した場
合のように一定の大きさの視野を一度に撮像し、
モニターテレビなどに表示する撮像法と、光学的
飛点方法などのように、走行中の被検体表面を、
走行方向に対して直角方向にのみ走査し、対象の
走行を利用し、対象全体を検査する線走査法に分
類される。一般に静止した物体の観測の場合、撮
像法がよく用いられているが、走行する被検体の
表面探傷の場合には種々の理由により走査法の方
が有利な場合が多い。

直送圧延における熱鋼材のオンラインでの表面
疵検出は、その目的とするところがあくまで検出
した疵をオンラインで完全に除去することにある
ので、疵検出装置によつて検出した疵の大きさ、
種類、被検体表面での位置に関する情報を、いか
に正確、迅速かつ効率的に疵手入れ装置に伝送す
るかということも重要なことである。したがつて
情報伝送のための信号処理方法も含めて直送圧延
システム全体を考えたときには、検出した情報が
そのまゝの順序で時系列的に得られる線走査法の
方が有利である。すなわち、受信波長領域および
受光方式は、検査対象や作業条件によつて適当に
選択するとしても、熱鋼材の表面疵検出法として
は光学的検出法が有効であり、また疵手入れ装置
へ疵情報を伝送する信号処理システムまでを考慮
した場合、情報採取方法としては線走査法がより
効果的である。

常温近傍の表面温度をもつ被検体の表面観察を
光学的に行なう場合、自発光成分はきわめて小さ
いので（可視波長領域では殆んど零で、赤外波長
領域でも微弱である）、通常は光を照射するアク
チブ法が採用されている。しかもこの場合、照射
した光は疵部でより多く散乱されるので受信され
る反射光エネルギーは照射される光のエネルギー
よりも大きくなることはあり得ない。これに対し
熱鋼材の表面探傷の場合は、自発光分が反射光に
相当量重畳される。さらに熱鋼材表面に形成され
る疵は凹状の欠陥と凸状の欠陥とに大別される
が、この凹凸によつて自発光エネルギーそれ自体
が変化する。たとえば表面温度が1000℃以上の熱
鋼材表面における凹状欠陥の自発光放射エネルギ
ーは、平坦部、すなわち健全部のそれよりも大き
く、凸状欠陥の自発光放射エネルギーは健全部よ
りも小さくなる。したがつて熱鋼材表面を光学的
に走査して表面疵を検出しようとする場合、パツ
シブ法でもアクチブ法でも、健全部の温度との差
として欠陥を検出することができる。しかし、実
際の検出に当つては、これらの温度差は明瞭な信
号レベルの差として検出されることは少なく、し
たがつて通常の信号処理を行なつたのでは表面疵
を正確に検出することは困難である。その理由は
種々考えられるが、例えば熱鋼材表面に通常存在
する凹状欠陥と健全部との温度差は、凸状欠陥と
健全部との温度差に比べて遥かに小さいこと、熱
鋼材に不可避的に温度むらが存在すること、熱鋼
材表面にスケール、水滴などが存在することなど
が考えられる。これらは検出信号中においてノイ
ズとして現われ、適切な信号処理を行なわない限
り表面疵を正確に検出することは不可能である。
また疵手入れ装置を効果的に働かせるためには、
表面疵を凸状欠陥と凹状欠陥に判別して検出する
ことが望ましい。

本発明の目的は熱鋼材表面を光学的に走査して
得られる信号を処理することにより、種々のノイ
ズに妨害されることなく表面疵を凸状欠陥および
凹状欠陥に分類して正確に検出することができ、
直送圧延システムの実用化に寄与し得る熱鋼材の
表面疵検出方法を提供せんとするものである。

本発明はパツシブ法またはアクチブ法により熱
鋼材の表面を光学的に走査して得られる信号を処
理して表面疵を検出するに当たり、熱鋼材表面の
健全部と疵部との温度差に基づいて得られる信号
を、低周波数成分を除去する回路に通して熱鋼材
表面の主として温度むらに基因して生ずるバツク
グラウンドノイズ等の雑音成分を除去し、次に健
全部を表わす平均信号レベルを基準にして健全部
より高温信号を与える凹状欠陥を強調する正方向
信号処理回路と、健全部より低温信号を与える凸
状欠陥を強調する負方向信号処理回路とによつ
て、それぞれ別個のスライスレベルを用いて信号
処理を行ない、表面疵を高温疵と低温疵に弁別し
て検出することを特徴とするものである。

以下図面を参照して本発明を詳細に説明する。

熱鋼材表面を光学的方法により走査して探傷す
る場合、疵信号以外の種々のノイズが重畳して受
信される。これらのノイズは、 (1) 分塊圧延後、生成した二次スケールあるいは
水滴などの疵信号と弁別困難なノイズ、 (2) 被検体である熱鋼材の巾方向の温度むらに基
因する走査波形のバツクグラウンド変動、 (3) 振幅の小さい高周波のランダムノイズなどに分類される。(1)のノイズを除去するため
に、通常探傷直前に、スケールブレーカなど表面
夾雑物を除去する装置が設けられている。また実
用化されている光学的な走査型表面疵検出装置で
は、(3)のランダムノイズとは十分に弁別可能な疵
信号が得られている。したがつて本発明の方法の
１つの特徴は(2)のバツクグラウンド変動を信号処
理によつて除去するものである。

第１図は本発明の熱鋼材の表面疵検出方法にお
ける前処理を行なう回路の構成を示すブロツク線
図である。光学的な走査型表面疵検出装置（図示
せず）から得られる走査信号を入力端子１に供給
する。この表面疵検出装置は走行中の熱鋼材をそ
れと直角な巾方向に走査するものである。この入
力端子１に供給される信号Ａは熱鋼材の健全部と
疵部との温度差に基づいて得られるものであり、
疵信号F₁，F₂…F₆を含むと共に巾方向の温度む
らに基因するバツクグラウンド変動をも含んでい
る。したがつてこのまゝでは疵信号を正確に検出
することはできない。そこでこの走査信号Ａを低
周波数成分除去回路２に通して、バツクグラウン
ド変動分を除去した信号Ｂを取り出す。このよう
な回路に通すことにより巾方向の温度むらは補正
され、健全部は或る平均信号レベルで表わされる
ことになる。勿論疵信号F₁，F₂…F₆はそのまゝ
消失することなく維持される。次にこの信号Ｂを
第１の疵判別回路３に供給し、健全部を表わす平
均信号レベルよりも高いレベルの疵信号F₁，F₅
を含む信号Ｃを取り出す。これらの疵信号F₁，
F₅は健全部の温度よりも高い温度を有する表面
疵、すなわち凹状欠陥を表わすものである。した
がつて第１出力端子４には凹状疵を表わす信号Ｃ
が供給される。同時に信号Ｂは第２の疵判別回路
５にも供給され、健全部を表わす平均信号レベル
よりも低いレベルの疵信号F₂，F₃，F₄，F₆を含
む信号Ｄを取り出す。これらの疵信号は健全部よ
りも低い温度の疵、すなわち凸状欠陥を表わすも
のである。したがつて第２の出力端子６には凸状
表面疵を表わす信号Ｄが供給される。

このようにして、熱鋼材表面の巾方向の温度む
らに基因するバツクグラウンド変動を除去し、し
かも凹状疵と凸状疵とを弁別した疵信号を別個に
取り出すことができる。

第２図は低周波数成分除去回路２の一例の構成
を示す回路図である。入力端子１の入力信号を低
域通過フイルタ１Ａに通し、除去すべきバツクグ
ラウンド変動に対応して低周波数成分A′を取り
出す。この低周波数成分A′を減算回路１Ｂの減
算入力端子に供給する。入力信号は遅延回路１Ｃ
にも供給し、低域通過フイルタ１Ａの遅延時間と
等しい遅延を与え、この遅延した信号A″を減算
回路１Ｂの加算入力端子に供給する。減算回路１
Ｂでは信号A″から信号A′が減算され、バツクグ
ラウンド変動が除去された信号Ｂが出力される。

第３図は凹状欠陥を弁別する第１の疵判別回路
３の一例の構成を示す。上述したようにバツクグ
ラウンド変動が除去された信号Ｂには高周波数の
ランダムノイズが含まれているので、そのまゝで
処理すると誤差信号が生ずる恐れがある。特に凹
状欠陥と健全部との温度差は余り大きくないので
誤差信号が発生し易い。このために信号Ｂを正方
向伸張回路３Ａに通す。この正方向伸張回路３Ａ
は、例えば逆対数回路で構成し、信号Ｂの平均レ
ベルよりも大きな部分を強調し、小さい部分を抑
圧して信号B′を作る。次にこの信号B′を適当なス
ライスレベルを有するスライス回路３Ｂに通し、
上述した信号Ｃを得ることができる。この場合、
信号B′は正方向成分が伸張されているのでスライ
スレベルは平均信号レベルよりも十分高いレベル
に設定することができ、ノイズによる影響を容易
に除去することができる。

第４図は凸状表面疵を弁別する第２の疵判別回
路５の一例の構成を示す。この回路では入力信号
Ｂを負方向伸張回路５Ａに通し、平均信号レベル
よりも低いレベルの信号を強調して信号B″を作
る。次にこの信号B″を平均信号レベルよりも十
分低いスライスレベルを有するスライス回路５Ｂ
に通し、ノイズに影響されない疵信号Ｄを得るこ
とができる。上述の説明では、高温および低温用
に便宜上２系統の検出回路を用いるものとしてい
るが、正および負伸張回路を構成することによ
り、検出回路を分離しなくしても良いことは明ら
かであろう。

第５図は本発明による熱鋼材表面疵検出方法を
実施する装置全体の一例の構成を示すブロツク線
図である。表面疵を検出すべき熱鋼材１０を矢印
１１で示すように走行させる。この熱鋼材１０の
表面を光学的走査機１２で走査し、熱鋼材表面の
温度差に基づいて得られた信号（第１図の信号
Ａ）を増幅器１３で増幅した後、低周波数成分除
去回路１４に通し、バツクグラウンド変動を除去
した信号（第１図の信号Ｂ）を取り出す。

走査機１２からの信号を、熱鋼材、例えばスラ
ブ１０の巾方向（矢印１１で示す方向と直角な方
向）の端部を検出する回路１５にも供給し、スラ
ブの巾に相当する信号を取り出し、これをゲート
１６に供給する。一方増幅器１３の出力信号を、
スラブの先端および後端を検出する回路１７にも
供給し、スラブの先端および後端の間でゲート１
６を開き、スラブ巾方向端部検出信号をクロツク
発生器１８へ通すようにする。このゲート１６を
通過した端部検出信号およびスラブ先端および後
端検出信号をスラブ表面アドレス発生部１９に供
給し、スラブ表面の走査位置のアドレス信号を発
生させる。

低周波数成分除去回路１４の出力信号を、それ
ぞれ第３図および第４図に示した正方向伸張回路
２０および負方向伸張回路２１に供給して、それ
ぞれ正方向および負方向の信号を強調する。これ
らの信号はそれぞれスライス回路２２および２３
に供給し、第３図および第４図に就き説明したよ
うに適当なスライスレベルでスライスしてそれぞ
れ健全部よりも高温の表面疵を表わす信号Ｃと、
低温の表面疵を表わす信号Ｄとを取り出す。この
場合、スライスレベルは雑音レベルの値（ピーク
―ピーク値）の約1.5倍程度にすることが多い。
しかし、対象とする疵の程度、雑音レベルの変動
などに対応できるようにスライスレベルを変更で
きるようにするのが望ましい。そのためにスライ
スレベル設定器２４および２５を設ける。このよ
うにして取り出した信号ＣおよびＤをそれぞれコ
ンパレータ２６および２７に供給し、パルス状の
信号に変換する。これらのパルス状信号およびス
ラブ表面アドレス発生部１９からのアドレス信号
をワード構成回路２８に供給し、検出した表面疵
の大きさ、形状、位置などの情報をコンピユータ
２９に供給する。コンピユータではこれらの情報
を処理し、疵手入れに関する情報を作り、これを
疵手入れ装置駆動回路３０を経て疵手入れ装置３
１に供給する。疵手入れ装置３１は表面疵検出位
置から送給される熱鋼材（鎖線１０′で示す）の
表面疵を手入れする。

疵情報の処理方法としては種々の方式が考えら
れる。例えば走査型疵検出装置１２として赤外線
疵検出装置を用いた場合には、１画素毎にアドレ
スを与えるのが望ましいが、この場合にはコンピ
ユータ２９の記憶容量が大きくなる。コンピユー
タの記憶容量の軽減、ハードウエアの規模縮小、
信号処理時間の短縮、コンピユータ処理の効率化
を計るために、疵部についてのみのデータ、その
大きさ、形状、アドレスに関する情報を信号処理
回路の出力とすることもできる。

さらに検出した疵をオンラインにて除去するた
めの手入れ装置３１、例えば即時スタート方式の
スポツナスカーフアなどとの関連において検討し
た場合、被検体表面における詳細なアドレス付け
は意味をなさないことが多い。すなわち、通常用
いられるスポツトスカーフアでは最小溶削単位は
約250mm巾×100mm長程度であるので、この分割単
位内でのさらに細分割したアドレス指定は無意味
である。したがつて手入れ装置での最小溶削単位
をアドレス表示の最小単位とするのが好適であ
り、信号処理回路を非常に簡素化できる。このよ
うに被検体表面を仮想的に分割し、「疵有りブロ
ツク」が検出されたら、このブロツクのアドレス
のみを疵手入れ装置駆動回路３０へ伝送するか、
このブロツク内に含まれる疵の数、大きさを計算
して或る程度の疵の種類を判別し、その結果も伝
送するか、またはこのブロツク内での疵の分布状
態を求めて、真の疵と雑音とを判別し、その結果
をも伝送することができる。どのような信号処理
方式を採用し、どのようなデータを疵手入れ装置
へ伝送するかは、生産ラインの規模、配置などの
条件によつて選択することができる。

上述したように本発明の表面疵検出方法によれ
ば、光学的走査方式において重大な問題となる熱
鋼材の巾方向の温度むらに基因するバツクグラウ
ンド変動を有効に除去し、表面疵を正確に検出す
ることができると共にバツクグラウンド変動を除
去した信号を更に凹状疵と凸状疵とを別々の系統
で強調して判別検出することにより、タテワレ、
ブローホールなど、従来検出困難であつた疵も、
ヘゲなど凸状疵と同等の精度で検出することがで
き、したがつて綜合的な疵検出能が飛躍的に向上
し、加うるに、疵の種類、大きさに関する情報も
含めて疵手入れ装置に供給することによつてそれ
ぞれの疵に適合した最適の手入れを行なうことが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による熱鋼材の表面疵検出方法
における信号処理回路の基本的構成を示すブロツ
ク線図、第２図は第１図に示す低周波数成分除去
回路の一例の構成を示す回路図、第３図および第
４図は第１図に示す第１および第２の疵判別回路
の一例の構成を示す回路図、第５図は本発明によ
る熱鋼材の表面疵検出方式を実施する装置の全体
の構成を示すブロツク線図である。２…低周波数成分除去回路、３，５…第１およ
び第２の疵判別回路、１０…熱鋼材、１２…光学
的走査型疵検出装置、１４…低周波数成分除去回
路、１５…スラブ巾方向端部検出回路、１７…ス
ラブ先端、後端検出回路、１９…スラブ表面アド
レス発生部、２０，２１…正方向および負方向伸
張回路、２２，２３…スライス回路、２６，２７
…コンパレータ、２８…ワード構成回路、２９…
コンピユータ、３０…疵手入れ装置駆動回路、３
１…疵手入れ装置。

Claims

【特許請求の範囲】

１熱鋼材の表面を光学的に走査し、健全部と疵
部との温度差に基づいて疵部を検出する方法にお
いて、前記温度差に基づいて得られる信号を、低
周波数成分を除去する回路に通してバツクグラウ
ンドノイズ等の雑音成分を除去した後、健全部を
表わす平均信号レベルを基準にして健全部より高
温信号を与える凹状欠陥を強調する正方向信号処
理回路と、健全部より低温信号を与える凸状欠陥
を強調する負方向信号処理回路とによつて、それ
ぞれ別個のスライスレベルを用いて信号処理を行
ない、表面疵を高温疵と低温疵に弁別して検出す
ることを特徴とする熱鋼材の表面疵検出方法。